Kim, D., Bowen, J.D., Ozelkan, E.C. (2015). Optimization of wastewater treatment plant operation for greenhouse gas mitigation. Journal of Environmental Management 163, 39–48. (link)

Título

Optimization of wastewater treatment plant operation for greenhouse gas mitigation

(Otimização da operação da estação de tratamento de águas residuais para mitigação de gases de efeito estufa)

Resumo

This study deals with the determination of optimal operation of a wastewater treatment system for minimizing greenhouse gas emissions, operating costs, and pollution loads in the effluent. To do this, an integrated performance index that includes three objectives was established to assess system performance. The ASMN_G model was used to perform system optimization aimed at determining a set of operational parameters that can satisfy three different objectives. The complex nonlinear optimization problem was simulated using the Nelder–Mead Simplex optimization algorithm. A sensitivity analysis was performed to identify influential operational parameters on system performance. The results obtained from the optimization simulations for six scenarios demonstrated that there are apparent trade-offs among the three conflicting objectives. The best optimized system simultaneously reduced greenhouse gas emissions by 31%, reduced operating cost by 11%, and improved effluent quality by 2% compared to the base case operation.

TRADUÇÃO LIVRE

Este estudo trata da determinação da operação ótima de um sistema de tratamento de efluentes para minimizar as emissões de gases de efeito estufa , custos operacionais e cargas de poluição no efluente. Para fazer isso, um índice de desempenho integrado que inclui três objetivos foi estabelecido para avaliar o desempenho do sistema. O modelo ASMN_G foi utilizado para realizar a otimização do sistema visando determinar um conjunto de parâmetros operacionais que podem satisfazer três objetivos distintos. A otimização não linear complexaO problema foi simulado usando o algoritmo de otimização Nelder-Mead Simplex. Uma análise de sensibilidade foi realizada para identificar parâmetros operacionais influentes no desempenho do sistema. Os resultados obtidos nas simulações de otimização para seis cenários demonstraram que existem aparentes trade-offs entre os três objetivos conflitantes. O melhor sistema otimizado reduziu simultaneamente as emissões de gases de efeito estufa em 31%, reduziu o custo operacional em 11% e melhorou a qualidade do efluente em 2% em comparação com a operação do caso base.

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Journal of Environmental Management.